Question

【題目】研究發現，NOx和SO2是霧霾的主要成分。

Ⅰ. NOx主要來源于汽車尾氣，可以利用化學方法將二者轉化為無毒無害的物質。

已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH＝－564 kJ·mol－1

（1）2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________.

（2）T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2 L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應過程(0～15 min)中NO的物質的量隨時間變化如圖所示。

①已知：平衡時氣體的分壓＝氣體的體積分數×體系的總壓強，T℃時達到平衡，此時體系的總壓強為p=20MPa，則T℃時該反應的壓力平衡常數Kp ＝_______；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡將_____ (填“向左”、“向右”或“不”)移動。

②15 min時，若改變外界反應條件，導致n(NO)發生如上圖所示的變化，則改變的條件可能是_____(填序號)

A.增大CO濃度 B.升溫 C.減小容器體積 D.加入催化劑

Ⅱ. SO2主要來源于煤的燃燒。燃燒煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關鍵。

已知：亞硫酸：Ka1=2.0×10-2 Ka2=6.0×10-7

（3）請通過計算證明，NaHSO3溶液顯酸性的原因：_________________________

（4）如圖示的電解裝置，可將霧霾中的NO、SO2轉化為硫酸銨，從而實現廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應式為____________________；若通入的NO體積為4.48L(標況下)，則另外一個電極通入的SO2質量至少為________g。

Answer 1

【答案】 -744 kJ·mol－1 0.0875 (或7/80) 不 AC HSO3-的水解常數K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7(HSO3-的電離常數)，所以顯酸性 6H＋＋ NO＋ 5e－ ＝ NH＋H2O 32

【解析】

本題考查蓋斯定律、化學平衡常數計算、勒夏特列原理、電離平衡常數、水解平衡常數、水的離子積的關系等。

（1）由蓋斯定律可知：①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，②2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)，②－①得出：△H=(－564－180)kJ·mol－1=－744kJ·mol－1；

（2） ①2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)

起始/mol： 0.4 0.4 0 0

變化/mol： 0.2 0.2 0.2 0.1

平衡/mol： 0.2 0.2 0.2 0.1，

p(NO)=p(CO)=p(CO2)= 20MPa×=

p(N2)= 20MPa×=

Kp===0.0875；根據①的分析，化學平衡常數K=5，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此時的濃度商為仍為5，因此平衡不移動；②15min時，改變某一因素，NO的物質的量減少，說明平衡向正反應方向移動。增大CO的濃度，平衡向正反應方向移動，NO的物質的量減小，A項正確；正反應是放熱反應，升溫，平衡向逆反應方向移動，NO的物質的量增大，B項錯誤；減小容器的體積，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，NO物質的量減小，C項正確；加入催化劑，化學平衡不移動，D項錯誤；（3）HSO3-的水解常數K=Kw/Ka1=5.0×10-13<Ka2=6.0×10-7，電離平衡常數大于水解

平衡常數，說明溶液顯酸性；（4）根據電解裝置，NO和SO2轉化為硫酸銨，說明NO轉化成NH4＋，即NO在陰極上發生NO＋6H＋＋5e－=NH4＋＋H2O；陽極反應式為SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42－，根據得失電子數目守恒，因此有2NO～10e－～5SO2，求出SO2的質量為4.48×5×64/(2×22.4)g=32g。